CRISPR再立功,人类首次实时观测活细胞内基因运动

医疗健康 来源:学术经纬
2017
05/02
10:55
学术经纬 医疗健康

对于弗吉尼亚大学(University of Virginia)Mazhar Adli教授来说,这些在电脑屏幕上飞舞的小点点,代表了他梦想的实现。这些荧光点的实时移动,指明了一种从未有过的方式,让我们有望对人类基因组、癌症和遗传疾病产生新的理解。

新技术对HeLa细胞17号染色体上一个片段的实时观测(图片来源:《Nature Communications》)

Mazhar Adli教授的团队开发了一种能够实时跟踪活细胞内基因的方法,可以让特定的基因片段发光。这样,人们就能够以三维的视角观测到基因在细胞内的位置和运动路径,就像用天文望远镜观察太空中的星星一样。这一重要突破发表在近期的《自然》子刊《Nature Communications》上。

在细胞中的定位以及与其他基因的相对位置,会对一个基因的效应产生重要的影响。 因此,针对特定基因在细胞中的三维定位将有望帮助科学家以一种新的视角,大大加深对我们理解基因如何工作和相互作用,以及对我们健康的影响。

文章通讯作者Mazhar Adli教授(左)和Ahmet Yildiz教授(右)(图片来源:弗吉尼亚大学和加州大学伯克利分校官网)

“这个梦我已经做了很久,”Mazhar Adli教授说道:“我们能够在活细胞中对基因组中几乎任何一个区域进行实时观测,而且效果很好。采取传统的标准方法,你基本上永远都不会得到这样的数据,因为你必须杀死细胞才能进行此种成像,但是我们现在却可以在活细胞中做到实时成像。”

尽管DNA是线性分子,但也会折叠成三维结构。这时,原本在DNA链上线性距离很远的两个基因,也可能会相互接近,进而发生影响基因功能发挥的相互作用。

新方法采用了CRISPR/Cas9基因编辑系统。研究者在单链引导RNA(sgRNA)的尾部连接了16个重复的MS2 RNA片段,配以失去核酸酶活性的dCas9酶,以避免破坏靶标基因。MS2片段源自噬菌体,其折叠结构可与MS2被壳蛋白(MCP)结合。这时,若以荧光基因标记MCP,便可在光学显微镜下对特定基因进行活细胞成像。实验显示,如果增加MS2片段的重复次数,则可显着提高信噪比和灵敏度,即便对于低重复和非重复基因片段也能进行三维观察。此外,研究者还可以使用CRISPR技术,将特定基因“打开”或“关闭”,然后再来看看会细胞内发生什么。

经过改造的CRISPR/Cas9系统可以对特定基因片段进行标记(图片来源:《Nature Communications》)

这一新方法克服了基因成像长期以来存在的限制。“我们曾被告知这是永远都做不到的,” Mazhar Adli教授说道:“是有一些方法能让你看到三维组织结构,但是你必须对数以亿计的细胞进行实验,而且得先杀死这些细胞。我们现在可以在单细胞水平直接观察活细胞,可以对那里发生的一切进行录像。”

为了成像而培养大量的细胞并将其杀死,是一件十分耗时的事情,并且难以弄清楚细胞内部的DNA究竟经历了什么,就像很难从球赛的剪影中看懂足球的规则。Mazhar Adli教授团队开发的新方法,就好比能让人们坐下来,完整地观看一场球赛的录像。“这是一个十分激动人心的事情,”他说道。

来源:学术经纬

为你推荐

欧洲肥胖大会:诺和诺德Wegovy在所有绝经阶段的女性中均实现了显著减重资讯

欧洲肥胖大会:诺和诺德Wegovy在所有绝经阶段的女性中均实现了显著减重

丹麦当地时间5月12日,诺和诺德公布数据显示,Wegovy(诺和盈)在女性肥胖症患者不同生育生命阶段中均达成了显著且一致的减重效果,涵盖绝经前阶段、绝经期和绝经后阶段[1]。绝...

2026-05-13 12:59

伊米诺康完成 2.5 亿元 A 轮融资 加速打造全球领先全人源抗体发现平台资讯

伊米诺康完成 2.5 亿元 A 轮融资 加速打造全球领先全人源抗体发现平台

本轮融资由维梧资本领投,高脉元航跟投,老股东熙诚金睿、泰煜投资大比例超额追加投资,资金将重点用于核心技术迭代、平台商业化落地与创新能力升级。

2026-05-13 09:58

减重之后怎么办?礼来ECO最新数据将行业视线推向“长期维持”资讯

减重之后怎么办?礼来ECO最新数据将行业视线推向“长期维持”

2026年5月13日,礼来公布SURMOUNT-MAINTAIN和ATTAIN-MAINTAIN两项后期临床研究详细结果。

2026-05-13 09:53

147亿,A股医药板块有史以来最大的年度亏损资讯

147亿,A股医药板块有史以来最大的年度亏损

147亿,A股医药板块有史以来最大的年度亏损。近日,A股疫苗明星企业智飞生物(300122 SZ)发布的2025年年报公布了这一“成绩”。这也是智飞生物上市以来首个亏损。

2026-05-12 20:21

恒瑞医药与BMS达成总交易额可达约152亿美元的战略与许可合作资讯

恒瑞医药与BMS达成总交易额可达约152亿美元的战略与许可合作

本次合作协议共包含 4 项恒瑞肿瘤学及血液学项目、4 项 BMS 免疫学项目,以及双方依托恒瑞研发引擎与多元创新技术平台共同研发的 5 项创新项目,值得注意的是,这13在研...

2026-05-12 13:40

徐和平教授荣膺国际视觉与眼科研究协会(ARVO)金质会士(FARVO Gold)荣誉称号资讯

徐和平教授荣膺国际视觉与眼科研究协会(ARVO)金质会士(FARVO Gold)荣誉称号

近日,国际视觉与眼科研究协会(The Association for Research in Vision and Ophthalmology, ARVO)在美国丹佛召开的2026年年会上正式公布了本年度金质会士(ARVO Gold Fellow,FARVO)评选结果。

2026-05-12 13:35

诺和诺德连续三年发起5·11肥胖症科普公益行动,呼吁寻找轻盈人生资讯

诺和诺德连续三年发起5·11肥胖症科普公益行动,呼吁寻找轻盈人生

正逢5月11日肥胖日,“科学减重 健康轻盈”体重管理公益行登陆北京。

2026-05-12 13:31

仁度生物继续停牌资讯

仁度生物继续停牌

5月11日晚间,仁度生物发布公告,继续维持停牌。

2026-05-12 11:32

中国生物技术发展中心:细胞组分及衍生物治疗新技术临床研究备案指引(第1版)资讯

中国生物技术发展中心:细胞组分及衍生物治疗新技术临床研究备案指引(第1版)

本指引适用于在我国境内开展的非以药品注册为目的的细胞组分及衍生物治疗新技术临床研究,本指引所指的细胞组分及衍生物治疗新技术不依赖完整活细胞,是指利用人自体或异体干细...

2026-05-12 10:05

迈瑞遭证监会监管六问资讯

迈瑞遭证监会监管六问

5月8日,中国证监会对外公布最新一期《境外发行上市备案补充材料要求》(2026年4月27日—2026年5月8日),国际司共对7家企业出具补充材料要求,其中包括已于2025年11月10日向港交...

2026-05-10 19:21

生物医学新技术高风险、中风险、低风险分级指南资讯

生物医学新技术高风险、中风险、低风险分级指南

哪些是高风险技术、哪些是中风险技术、哪些是低风险技术?中国生物技术发展中心发布《生物医学新技术风险分级指南》。

2026-05-10 16:28

复星医药至多10.15亿元取得两款FAK抑制剂中国大陆区域独家商业化权利资讯

复星医药至多10.15亿元取得两款FAK抑制剂中国大陆区域独家商业化权利

5月8日,应世生物宣布与复星医药达成战略合作。根据协议约定,应世生物将授予复星医药其自主开发的两款创新 FAK 抑制剂IN10018(Ifebemtinib)、IN10028在中国(不含港澳台地...

2026-05-09 16:14

FDA局长被罢免资讯

FDA局长被罢免

​据国外多家媒体消息,美国总统特朗普已批准罢免美国食品药品监督管理局(FDA)局长马蒂·马卡里(Marty Makary)的计划。

2026-05-09 15:09

河南省药监局局长正接受纪律审查和监察调查资讯

河南省药监局局长正接受纪律审查和监察调查

据河南省纪委监委消息:河南省市场监督管理局党组成员,省药品监督管理局党组书记、局长田文才涉嫌严重违纪违法,目前正接受河南省纪委监委纪律审查和监察调查。

2026-05-09 12:55

这家市值仅23亿的科创板上市公司要筹划控制权变更资讯

这家市值仅23亿的科创板上市公司要筹划控制权变更

5月7日晚间,仁度生物(688193 SH)发布公告于2026年5月8日(星期五)开市起停牌。停牌原因,公告显示为公司控股股东、实际控制人居金良正在筹划可能导致公司控制权发生变更的重大事项。

2026-05-09 10:30

从源头精准调控免疫,维适平为溃疡性结肠炎治疗带来新突破资讯

从源头精准调控免疫,维适平为溃疡性结肠炎治疗带来新突破

近日,“艾曲莫德上市会——溃疡性结肠炎诊疗新进展学术论坛”在北京圆满落幕。

2026-05-08 16:27

罗氏最高10.5亿美元收购病理AI公司PathAI资讯

罗氏最高10.5亿美元收购病理AI公司PathAI

当地时间5月7日,罗氏宣布收购总部位于美国的AI公司PathAI。

2026-05-08 15:06

全国首款大模型多病种AI医疗产品进入国家药监局创新医疗器械特别审查程序资讯

全国首款大模型多病种AI医疗产品进入国家药监局创新医疗器械特别审查程序

近日,国家人工智能应用中试基地(医疗领域)中试推广的智能应用——胸部CT图像辅助诊断软件,成功进入国家药监局创新医疗器械特别审查程序。这是全国首款进入该审查通道的大模...

2026-05-08 13:57

诺和诺德口服减肥药Wegovy片剂销售超预期资讯

诺和诺德口服减肥药Wegovy片剂销售超预期

5月6日,诺和诺德公布2026年第一季度财报。最受关注的无意是口服减肥药Wegovy片剂。

2026-05-08 12:59

国家集采,儿童专用药与成人用药将分组采购资讯

国家集采,儿童专用药与成人用药将分组采购

5月7日,国家卫健委官网发布《关于改革完善儿童用药供应保障机制的实施意见》,明确提出在国家组织药品集中带量采购中,对儿童专用药与成人用药分组采购。

2026-05-08 11:19